Profesor Universiti Aston (England) Mikhail Sumetsky dan jurutera penyelidikan dari Universiti ITMO (Universiti Penyelidikan Nasional Teknologi Maklumat, Mekanik dan Optik St. Petersburg) Nikita Toropov telah mencipta teknologi praktikal dan murah untuk pengeluaran mikrokaviti optik dengan ketepatan yang tinggi. Microresonators dapat menjadi asas untuk penciptaan komputer kuantum, ini dilaporkan pada Jumaat lalu, 22 Julai, oleh portal sains popular "Cherdak" dengan merujuk kepada perkhidmatan akhbar ITMO.
Perkaitan pekerjaan dalam bidang membuat komputer kuantum disebabkan hari ini kerana sejumlah masalah yang sangat penting tidak dapat diselesaikan dengan menggunakan komputer klasik, termasuk komputer super, dalam jangka waktu yang wajar. Kita bercakap mengenai masalah fizik dan kimia kuantum, kriptografi, fizik nuklear. Para saintis meramalkan bahawa komputer kuantum akan menjadi bahagian penting dari persekitaran pengkomputeran yang diedarkan di masa depan. Membina komputer kuantum dalam bentuk objek fizikal sebenar adalah salah satu masalah asas fizik pada abad ke-21.
Kajian oleh saintis Rusia mengenai pengeluaran mikrokaviti optik diterbitkan dalam jurnal Optics Letters. Teknologi ini tidak memerlukan kehadiran pemasangan vakum, hampir sepenuhnya bebas dari proses yang berkaitan dengan perawatan penyelesaian kaustik, sementara relatif murah. Tetapi yang paling penting adalah bahawa ini adalah langkah lain untuk meningkatkan kualiti penghantaran dan pemprosesan data, penciptaan komputer kuantum dan alat ukur ultrasensitif,”kata siaran pers dari Universiti ITMO.
Microcavity optik adalah sejenis perangkap cahaya dalam bentuk penebalan mikroskopik serat optik yang sangat kecil. Oleh kerana foton tidak dapat dihentikan, adalah mustahak untuk menghentikan alirannya untuk mengekod maklumat. Inilah sebenarnya rantai mikrokaviti optik yang digunakan. Terima kasih kepada kesan "galeri berbisik", isyarat melambatkan: masuk ke dalam resonator, gelombang cahaya dipantulkan dari dindingnya dan berpusing. Pada masa yang sama, kerana bentuk resonator yang bulat, cahaya dapat dipantulkan di dalamnya untuk waktu yang lama. Oleh itu, foton bergerak dari satu resonator ke yang lain pada kelajuan yang jauh lebih rendah.
Jalur cahaya dapat disesuaikan dengan mengubah ukuran dan bentuk resonator. Dengan mengambil kira ukuran mikrokaviti, yang kurang dari sepersepuluh milimeter, perubahan parameter peranti sedemikian mestilah sangat tepat, kerana sebarang kecacatan pada permukaan mikrokavitas dapat menimbulkan kekacauan ke dalam fluks foton. "Jika cahaya berputar untuk waktu yang lama, ia mulai mengganggu (konflik) dengan dirinya sendiri," menekankan Mikhail Sumetsky. - Sekiranya berlaku kesalahan dalam penghasilan resonator, kekeliruan akan bermula. Dari ini anda dapat memperoleh syarat utama untuk resonator: ukuran minimum penyimpangan."
Microresonators, yang dihasilkan oleh saintis dari Rusia dan Britain, dibuat dengan ketepatan tinggi sehingga perbezaan dimensinya tidak melebihi 0.17 angstrom. Untuk membayangkan skala, kita perhatikan bahawa nilai ini kira-kira 3 kali kurang dari diameter atom hidrogen dan langsung 100 kali lebih kecil daripada ralat yang dibenarkan dalam penghasilan resonator seperti sekarang ini. Mikhail Sumetsky mencipta kaedah SNAP terutamanya untuk penghasilan resonator. Menurut teknologi ini, laser menyatukan serat, menghilangkan tekanan yang membeku di dalamnya. Setelah terkena sinar laser, serat sedikit "membengkak" dan mikrokaviti diperolehi. Penyelidik dari Rusia dan England akan terus meningkatkan teknologi SNAP, dan juga memperluas jangkauan aplikasi yang mungkin.
Kerja mikrokaviti di negara kita tidak berhenti sejak beberapa dekad yang lalu. Di kampung Skolkovo berhampiran Moscow, di Jalan Novaya, sebuah rumah nombor 100 telah dibina. Ini adalah rumah dengan dinding cermin, yang dengan warna biru mereka dapat bersaing dengan langit. Ini adalah bangunan Sekolah Pengurusan Skolkovo. Salah satu penyewa rumah yang tidak biasa ini ialah Pusat Kuantum Rusia (RQC).
Mikrokaviti hari ini adalah topik yang cukup topikal dalam optik kuantum. Beberapa kumpulan di seluruh dunia terus menerus mempelajarinya. Pada masa yang sama, pada mulanya, mikrokaviti optik dicipta di negara kita di Moscow State University. Artikel pertama mengenai resonator seperti itu diterbitkan pada tahun 1989. Pengarang artikel tersebut adalah tiga ahli fizik: Vladimir Braginsky, Vladimir Ilchenko dan Mikhail Gorodetsky. Pada masa yang sama, Gorodetsky adalah seorang pelajar pada masa itu, dan pemimpinnya Ilchenko kemudian pindah ke Amerika Syarikat, di mana dia mula bekerja di makmal NASA. Sebaliknya, Mikhail Gorodetsky tetap di Universiti Negeri Moscow, menumpukan bertahun-tahun untuk mempelajari bidang ini. Dia bergabung dengan pasukan RCC baru-baru ini - pada tahun 2014, di RCC potensinya sebagai saintis dapat dinyatakan dengan lebih lengkap. Untuk ini, pusat ini mempunyai semua peralatan yang diperlukan untuk eksperimen, yang tidak terdapat di Moscow State University, dan juga pasukan pakar. Hujah lain yang Gorodetsky memihak kepada RCC adalah kemampuan untuk membayar gaji yang lumayan kepada pekerja.
Pada masa ini, pasukan Gorodetsky merangkumi beberapa lelaki yang sebelum ini terlibat dalam aktiviti ilmiah di bawah kepimpinannya di Moscow State University. Pada masa yang sama, bukan rahsia bagi siapa pun bahawa tidak mudah untuk terus menjanjikan para saintis muda di Rusia hari ini - pintu-pintu makmal di seluruh dunia terbuka untuk mereka hari ini. Dan RCC adalah salah satu peluang untuk membuat kerjaya ilmiah yang cemerlang, serta menerima gaji yang mencukupi, tanpa meninggalkan Persekutuan Rusia. Pada masa ini, di makmal Mikhail Gorodetsky, penyelidikan sedang dijalankan bahawa, dengan perkembangan peristiwa yang baik, dapat mengubah dunia.
Mikrokaviti optik adalah asas teknologi baru yang dapat meningkatkan ketumpatan penghantaran data melalui saluran gentian optik. Dan ini adalah salah satu kemungkinan aplikasi mikrokaviti. Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, salah satu makmal RCC telah belajar bagaimana menghasilkan mikoresonator, yang sudah dibeli di luar negara. Dan saintis Rusia yang sebelumnya bekerja di universiti asing bahkan kembali ke Rusia untuk bekerja di makmal ini.
Menurut teori, mikrokaviti optik dapat digunakan dalam telekomunikasi, di mana mereka akan membantu meningkatkan kepadatan penghantaran data melalui kabel serat optik. Pada masa ini, paket data telah dihantar dalam julat warna yang berbeza, tetapi jika penerima dan pemancar lebih sensitif, mungkin satu cabang baris data menjadi lebih banyak saluran frekuensi.
Tetapi ini bukan satu-satunya bidang aplikasi mereka. Juga, dengan menggunakan mikrokaviti optik, seseorang bukan sahaja dapat mengukur cahaya planet yang jauh, tetapi juga menentukan komposisinya. Mereka juga memungkinkan untuk membuat pengesan miniatur bakteria, virus atau bahan tertentu - sensor kimia dan biosensor. Mikhail Gorodetsky menggariskan gambaran futuristik dunia seperti ini di mana mikroresonator telah digunakan: "Dengan bantuan peranti padat berdasarkan mikrokaviti optik, adalah mungkin untuk menentukan komposisi udara yang dihembuskan oleh seseorang, yang membawa maklumat mengenai keadaan hampir semua organ dalam tubuh manusia. Maksudnya, kepantasan dan ketepatan diagnostik dalam perubatan dapat meningkat berkali-kali."
Namun, setakat ini hanya teori yang masih perlu diuji. Masih ada jalan panjang untuk menggunakan peranti siap pakai berdasarkannya. Walau bagaimanapun, menurut Mikhail Gorodetsky, makmalnya, mengikut rancangan yang diluluskan, harus mengetahui dengan tepat bagaimana menggunakan mikoresonator dalam praktik dalam beberapa tahun. Pada masa ini, bidang yang paling menjanjikan adalah telekomunikasi, dan juga tentera. Microresonators mungkin menarik minat tentera Rusia juga. Sebagai contoh, mereka boleh digunakan dalam pengembangan dan pengeluaran radar, serta penjana isyarat yang stabil.
Setakat ini, pengeluaran besar-besaran mikrokaviti tidak diperlukan. Tetapi sejumlah syarikat di dunia sudah mulai menghasilkan peranti yang menggunakannya, iaitu, mereka benar-benar dapat mengkomersialkan perkembangannya. Walau bagaimanapun, kami masih hanya membincangkan mesin mesin yang dirancang untuk menyelesaikan pelbagai tugas. Sebagai contoh, syarikat Amerika OEWaves (di mana salah satu penemu mikoresonator, Vladimir Ilchenko, kini bekerja), terlibat dalam pengeluaran generator gelombang mikro yang hebat, dan juga laser yang sangat baik. Laser syarikat, yang menghasilkan cahaya dalam jarak yang sangat sempit (hingga 300 Hz) dengan kebisingan fasa dan frekuensi yang sangat rendah, telah memenangi anugerah berprestij. Anugerah semacam itu secara praktikal adalah Oscar dalam bidang optik gunaan, penghargaan ini diberikan setiap tahun.
Dalam bidang perubatan, kumpulan syarikat Korea Selatan Samsung, bersama dengan Pusat Kuantum Rusia, terlibat dalam pengembangannya sendiri di bidang ini. Menurut Kommersant, karya-karya ini pada tahun 2015 berada pada tahap yang sangat awal, jadi terlalu awal dan terlalu awal untuk mengatakan sesuatu tentang penemuan yang akan menggunakan aplikasi.
